一种车用陶瓷加热器2024

专利内容

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 CN 117824142 A(43)申请公布日 2024.04.05(21)申请号 202410140368.1(22)申请日 2024.02.01(71)申请人 浙江科博乐新能源科技有限公司地址 323700 浙江省丽水市龙泉市剑池街道浙大路66-1号(72)发明人 叶伟锋常发明何鹏飞刘帅陈泽鑫孙雪峰(74)专利代理机构 山东华领科信知识产权代理事务所(普通合伙) 37449专利代理师 张子淇(51)Int.Cl.F24H 1/10 (2022.01)F24H 9/00 (2022.01)F24H 9/1818 (2022.01)F24H 9/02 (2006.01)权利要求书1页 说明书4页 附图6页(54)发明名称一种车用陶瓷加热器(57)摘要本发明提供一种车用陶瓷加热器，其解决了 现有的PTC陶瓷片需要经过多层材料，才能和流 通液体换热，换热效率最高只能达到95％，热量 会通过上壳体的金属表面损失到自然环境中，浪 费了整车的电池能量的技术问题，可广泛应用于 车辆加热器领域；具体包括上壳体，所述上壳体 内设置有汇流板，所述上壳体上设置有下壳体， 所述下壳体上设置有进水口和出水口，所述下壳 体内设置有水室，所述水室内设有多个MCH陶瓷 发热单元，用于为水室内的液体进行加热；所述 上壳体上还设置有盖板，所述盖板外框设置有弹 性弧片，所述上壳体的边框上还开设有密封槽， A 所述密封槽内还设置有与所述弹性弧片位置相2 对应的卡槽。

4 1 4 2 8 7 1 1N C CN 117824142 A权利要求书1/1页1.一种车用陶瓷加热器，包括上壳体，所述上壳体内设置有汇流板，所述上壳体上设置 有下壳体，所述下壳体上设置有进水口和出水口，所述下壳体内设置有水室，其特征在于， 所述水室内设有多个MCH陶瓷发热单元，用于为水室内的液体进行加热。2.根据权利要求1所述的一种车用陶瓷加热器，其特征在于，所述上壳体上还设置有盖 板，所述盖板外框设置有弹性弧片，所述上壳体的边框上还开设有密封槽，所述密封槽内还 设置有与所述弹性弧片位置相对应的卡槽。3.根据权利要求2所述的一种车用陶瓷加热器，其特征在于，所述MCH陶瓷发热单元由 上堵垫、法兰、密封套和发热管组成。4.根据权利要求3所述的一种车用陶瓷加热器，其特征在于，所述发热管为中空管体， 所述发热管上开设有入水孔，所述发热管位于入水孔对侧的底部开设有排水孔；所述MCH陶 瓷发热单元的所述入水孔和所述排水孔方向沿所述水室的水流方向设置，使水流能够从所 述入水孔进入，然后从所述排水孔流出。5.根据权利要求3所述的一种车用陶瓷加热器，其特征在于，所述下壳体设置有进出水 口的侧壁中部设置有挡板，所述挡板的另一端与所述下壳体侧壁留有空隙，使所述下壳体 内部形成U型水室。

6.根据权利要求5所述的一种车用陶瓷加热器，其特征在于，所述U型水室和所述挡板 的侧壁上均设有多处凸起。7.根据权利要求1‑6任一项所述的一种车用陶瓷加热器，其特征在于，所述上壳体设置 有第一限位柱，所述第一限位柱上配合设置有支架。8.根据权利要求7所述的一种车用陶瓷加热器，其特征在于，所述支架表面设置有多个 第二限位柱，所述汇流板上开设有多个限位孔，所述限位孔内圈设置有金属夹片。9.根据权利要求3所述的一种车用陶瓷加热器，其特征在于，所述法兰上还设置有限位 凸起，所述上壳体的底部开设有与限位凸起相配合的限位槽。10.根据权利要求7所述的一种车用陶瓷加热器，其特征在于，所述下壳体内还设置有 多个导流板。22 CN 117824142 A说明书1/4页一种车用陶瓷加热器 技术领域 [0001] 本发明属于车辆加热器技术领域，特别涉及一种车用陶瓷加热器。 背景技术 [0002] 现有技术方案中，水室由下壳体和上壳体通过密封圈组成，并通过汇流板将发热 组件进行定期连接。当前PTC陶瓷发热组件主要是通过两个导电极粘结在PTC陶瓷片两侧， 形成陶瓷加热单元，然后将陶瓷片两侧包覆绝缘层，绝缘层外侧包覆“U形”，再安装到带有 “U形”槽的上壳体中，通过楔形件进行夹紧。

上壳体的“U形”槽凸出插入到下壳体中，通过密 封圈形成水室，水室内部流通液体，将陶瓷发热组件的热量通过“U形”槽外壁和流通液体进 行换热。但现有的PTC陶瓷片需要经过多层材料，才能和流通液体换热，换热效率最高只能 达到95％，热量会通过上壳体的金属表面损失到自然环境中，浪费了整车的电池能量。 发明内容 [0003] 本发明的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种车用陶瓷加热器。 [0004] 为此，本发明提供一种车用陶瓷加热器，包括上壳体，所述上壳体内设置有汇流 板，所述上壳体上设置有下壳体，所述下壳体上设置有进水口和出水口，所述下壳体内设置 有水室，所述水室内设有多个MCH陶瓷发热单元，用于为水室内的液体进行加热。 [0005] 进一步的，所述上壳体上还设置有盖板，所述盖板外框设置有弹性弧片，所述上壳 体的边框上还开设有密封槽，所述密封槽内还设置有与所述弹性弧片位置相对应的卡槽。 [0006] 进一步的，所述MCH陶瓷发热单元由上堵垫、法兰、密封套和发热管组成。 [0007] 进一步的，所述发热管为中空管体，所述发热管上开设有入水孔，所述发热管位于 入水孔对侧的底部开设有排水孔；所述MCH陶瓷发热单元的所述入水孔和所述排水孔方向 沿所述水室的水流方向设置，使水流能够从所述入水孔进入，然后从所述排水孔流出。

[0008] 进一步的，所述下壳体设置有进出水口的侧壁中部设置有挡板，所述挡板的另一 端与所述下壳体侧壁留有空隙，使所述下壳体内部形成U型水室。 [0009] 进一步的，所述上壳体设置有第一限位柱，所述第一限位柱上配合设置有支架。 [0010] 进一步的，所述支架表面设置有多个第二限位柱，所述汇流板上开设有多个限位 孔，所述限位孔内圈设置有金属夹片。 [0011] 进一步的，所述法兰上还设置有限位凸起，所述上壳体的底部开设有与限位凸起 相配合的限位槽。 [0012] 进一步的，所述下壳体内还设置有多个导流板。 [0013] 本发明提供一种车用陶瓷加热器，有如下有益效果： [0014]2MCH陶瓷发热单元结构简单，功率密度约90W/cm ，约为PTC陶瓷发热组件的200％， 进而只需要使用50％数量的MCH陶瓷发热单元5即可达到相同发热功率。 [0015] MCH陶瓷发热单元的数量较少，水室流道所需路径可以变得更短，在既定边界的条 件下，流道截面积变大，这样的流道设计就使加热器总成的水阻减少，整车无需大功率水泵33 CN 117824142 A说明书2/4页 即可保证系统的液体流速。

[0016] MCH陶瓷发热单元的入水孔和排水孔方向沿U型水室的水流方向设置，使水流能够 从入水孔进入，然后从排水孔流出，该设计能够使发热管发热时，发热管内部产生的热量可 通过进入的水流进行热传递，提高MCH陶瓷发热单元的加热效率。 附图说明 [0017] 图1是本发明的爆炸视图； [0018] 图2是本发明上壳体与盖板的位置关系图； [0019] 图3是图2中A处放大图； [0020] 图4是本发明汇流板与支架的位置关系图； [0021] 图5是本发明MCH陶瓷发热单元的正面结构图； [0022] 图6是本发明MCH陶瓷发热单元的背面结构图； [0023] 图7是本发明上壳体的底部结构图； [0024] 图8是本发明下壳体与MCH陶瓷发热单元的位置关系图； [0025] 图9是本发明下壳体的俯视图； [0026] 图中标记：1、上壳体；2、下壳体；3、汇流板；4、支架；5、MCH陶瓷发热单元；6、盖板； 7、上堵垫；8、法兰；9、限位凸起；10、定位孔；11、入水孔；12、排水孔；13、进水口；14、出水口； 15、传感器槽；16、减重槽；17、弹性弧片；18、第一密封圈；19、第二密封圈；20、第一限位柱； 21、第二限位柱；22、金属夹片；23、挡板；24、密封套；25、发热管；26、导流板；27、卡槽；28、限 位槽。

具体实施方式 [0027] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。 本发明中所使用的方法如无特殊规定，均为常规的方法；所使用的原料和装置，如无特殊规 定，均为常规的市售产品。 [0028] 如图1，2所示，本发明提供一种车用陶瓷加热器，由上至下分别固定有盖板6、汇流 板3、支架4、上壳体1、MCH陶瓷发热单元5、下壳体2。盖板6边框上设置有多个弹性弧片17，上 壳体1由隔断板分成上下两个腔室，隔断板上开设有多个定位孔10，定位孔10内设置有MCH 陶瓷发热单元5。在一种实施方式中，上壳体1采用压铸工艺制造，结构简单化，多个定位孔 10的结构制造合格率高，且降低隐性风险，避免上壳体1漏液导致加热器总成绝缘故障，整 车无法正常行驶。 [0029] 如图4所示，上壳体1的上表面设置有第一限位柱20，第一限位柱20上配合设置有 支架4，支架4表面设置有多个第二限位柱21。汇流板3上开设有多个限位孔，限位孔内圈设 置有金属夹片22，能够使汇流板3在安装到支架4上时，第二限位柱21被金属夹片22夹持固 定。通过将汇流板3安装在上壳体1内部，能够与下壳体2的水室隔绝开，防止引发电路故障。

[0030] 如图3所示，上壳体1上表面的边框上还开设有密封槽，密封槽内还设置有与弹性 弧片17位置相对应的卡槽27。在一种实施方式中，密封槽内设置有第一密封圈18，使用时， 将第一密封圈18放置到多个弹性弧片17的弯曲部内，然后将盖板6安装到上壳体1，弹性弧 片17进入到卡槽27内，卡槽27内壁对弹性弧片17进行挤压，弹性弧片17通过自身弹力将盖44 CN 117824142 A说明书3/4页 板6卡接固定在上壳体1上。且当第一密封圈18为橡胶材质时，弹性弧片17被挤压时，位于弹 性弧片17弯曲部内的第一密封圈18也会反向挤压弹性弧片17，使弹性弧片17受到更大摩擦 力，盖板6无需其他固定结构即可牢固的安装在上壳体1上。在另一种实施方式中，密封槽内 填充有密封胶，使用时，将盖板6安装到上壳体1，弹性弧片17进入到卡槽27内，卡槽27内壁 对弹性弧片17进行挤压，弹性弧片17通过自身弹力将盖板6卡接固定在上壳体1上，再向密 封槽内填充密封胶进行密封，待密封胶干燥后能够将盖板6进行二次固定。 [0031] 如图8所示，上壳体1下表面的边框和下壳体2上表面的边框上也开设有密封槽，密 封槽内设置有第二密封圈19。

下壳体2的侧壁上设置有进水口13和出水口14，下壳体2设置 有进出水口的侧壁中部设置有挡板23，挡板23的另一端与下壳体2侧壁留有空隙，下壳体2 内部形成U型水室，U型水室和挡板23的侧壁上均设有多处凸起，能够在水流动时起到扰流 的作用，增加水流的无序性，使水流中各处的水分子能够尽量与MCH陶瓷发热单元5接触，提 高加热效率。U型水室能够延长水流的移动路径，能够使水流经过多个MCH陶瓷发热单元5， 提高加热效率。 [0032] 如图9所示，U型水室和挡板23的侧壁上还开设有多个减重槽16，在保持结构强度 的前提下，尽量减少下壳体2的配重。 [0033] 在一种实施方式中，MCH陶瓷发热单元5为两组，设置在U型水室两侧，插接在定位 孔10中，进而实现MCH陶瓷发热单元5安装到上壳体1的密封，也将MCH陶瓷发热单元5直接安 装到水室内部，使MCH陶瓷发热单元5直接和水室内部液体进行换热，可以将加热器总成的 换热效率，由95％提高到98％以上，从而降低整车电量损耗，提高续航里程和采暖性能。 [0034] 如图5，6所示，MCH陶瓷发热单元5由上至下分别固定连接有上堵垫7、法兰8、密封 套24、发热管25。

在一种实施方式中，发热管25上增加法兰8，并将法兰8通过玻璃、密封胶或 环氧树脂等方式进行密封和固定，法兰8上设有密封槽，将密封套24安装到法兰8的密封槽 上，即可形成MCH陶瓷发热单元5。 [0035]2需要说明的是，现有的PTC陶瓷片的功率密度约45W/cm ，至少需要48片30mm× 10mm×2.4mm尺寸的PTC陶瓷片(12个PTC陶瓷发热单元)才能实现加热器总成约6500W的功 率(60℃水温条件下)，且实现此功率的加热器总成重量一般为2.0kg，很难进行轻量化设2 计。而MCH陶瓷发热单元5结构简单，功率密度约90W/cm ，约为PTC陶瓷发热组件的200％，进 而只需要使用50％数量的MCH陶瓷发热单元5即可达到相同发热功率。例如，在加热器总成 约6500W的功率(60℃水温条件下)，即实现此功率所使用的MCH陶瓷发热的加热器总成重量 一般为1.8kg，相对重量可降低10％以上。同时，MCH陶瓷发热单元5的数量较少，水室流道所 需路径可以变得更短，在既定边界的条件下，流道截面积变大，这样的流道设计就使加热器 总成的水阻减少，整车无需大功率水泵即可保证系统的液体流速。

[0036] 如图5，6所示，发热管25为中空管体，发热管25的中部开设有入水孔11，发热管25 位于入水孔11对侧的底部开设有排水孔12。两组MCH陶瓷发热单元5的入水孔11和排水孔12 方向沿U型水室的水流方向设置，使水流能够从入水孔11进入，然后从排水孔12流出，该设 计能够使发热管25发热时，发热管25内部产生的热量可通过进入的水流进行热传递，提高 MCH陶瓷发热单元5的加热效率。 [0037] 法兰8上还设置有限位凸起9，定位孔10的底部开设有与限位凸起9相配合的限位 槽28，能够对MCH陶瓷发热单元5的位置进行限位，防止MCH陶瓷发热单元5发生旋转，导致入55 CN 117824142 A说明书4/4页 水孔11位置发生偏移，发热管25内部水循环变慢，降低加热效率。 [0038] 如图7所示，上壳体1上还开设有两个传感器槽15，两个传感器槽15分别靠近进水 口13和出水口14设置，能够对进水温度和出水温度进行实时检测，及时调节加热功率。 [0039] 如图9所示，下壳体2的水室内还设置有多个导流板26，能够调节水流各处的流速， 使整个水室中的液体均处于流动状态，防止出现死水。

[0040] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、 “后”、“内”、“外”、“背”、“中间”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关 系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具备 特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0041] 惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范 围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发 明权利要求书涵盖之范畴。66 CN 117824142 A说明书附图1/6页图177 CN 117824142 A说明书附图2/6页图2图388 CN 117824142 A说明书附图3/6页图4图599 CN 117824142 A说明书附图4/6页图6图71010 CN 117824142 A说明书附图5/6页图81111 CN 117824142 A说明书附图6/6页图91212